Что значит экранированный кабель

Что значит экранированный кабель

Каждое кабельное изделие одновременно излучает электрические помехи во внешнее пространство и принимает аналогичные сигналы от “соседей”-кабелей и из других источников. В этом не было бы проблемы, если бы работа некоторых групп кабельных линий не требовала предельной чистоты и точности передачи, например, информационных потоков. Оптимальное решение – использовать кабеля с защитным экраном.

Электромагнитные помехи (EMI) – неизбежный “резидент” современного мира. В той или иной мере EMI-шумы присутствуют везде, особенно в производственных помещениях или больших сооружениях. По сути, это побочные излучения или наводки по энерголиниям. Когда включается мощный потребитель электроэнергии, работает большой трансформатор, индукционные нагреватель, использующее высокие частоты устройство, уровень электрозашумленности наиболее высок. Обычный изоляционный слой и внешние оболочки легко пропускают такие виды излучения. Поэтому для защиты от EMI-помех разработаны экранированные кабели

Описание и функциональные особенности кабеля с экраном

Конструкция экранированного кабеля

Экран – это специальная дополнительная защитная оболочка кабельного изделия, основная функция которой заключается в защите своего электромагнитного поля от посторонних излучений, нарушающих паспортную работоспособность, а также в препятствовании распространения собственных EMI-помех наружу. Формально, будучи дополнительным кабельным покровом, экран решает и некоторые другие задачи:

  • повышает механическую устойчивость изоляции
  • противостоит влиянию внешних агрессивных факторов;
  • заземляет электролини;
  • при муфтовом исполнении уменьшает вероятность появления потенциальных электрозарядов на внешних поверхностях кабелей.

Для того, чтобы сразу же определить наличие экрана в кабельном изделии, в его маркировку введена литера “Э” (ВВГЭ, КГЭ, КПСЭ и т.п.).

Конструкция и фактическое материальное исполнение экрана определяются расчетным путем, исходя из технических параметров и планируемой среды функционирования кабельных изделий. Приведем пример: для электролиний с рабочими токами до 50 А достаточно экранировать проводники алюминиевой или медной лентой небольшой толщины. Для более мощных сетей придется изготовить экранирующую оболочку уже из медной проволоки. На линиях электропередач со средними токами могут применяться комбинированные экраны: проволочная оплетка и ленты из меди. Когда необходимо выровнять электрическое поле в кабельной линии, через экраны должен проходить электроток.

Обобщим: для производства экранов применяется особая бумага, проводящая электроток, фольга, проволоки или ленты из меди или алюминия, в том числе немагнитные

Различают 2 основных типа экранирования:

  • общий – экранная защита располагается вокруг проводников или сердечника и нивелирует внешние EMI-помехи для кабеля в целом;
  • индивидуальный – экранируется каждая жила или пара, что убирает электрозашумленность внутри самого кабельного изделия.

Во многих марках кабелей одновременно используются оба типа экранов.

Классификация экранированных кабелей

Силовые кабели с экраном

Экранная защита может применяться для любых разновидностей электролиний, как с низкими напряжениями 0,66/1 кВ, так и со средним и высокими 6-110+ кВ. Главная задача экранов силовых кабелей, особенно высоковольтных, – не давать неизбежно возникающим электроволнам и полям воздействовать на людей и окружающее пространство. Конструкция ВВГЭ, КГВЭВ, (А)ПвП и других силовых марок включает экраны смешанного типа:

общий – медно-проволочная оплетка или спираль-лента из меди/алюминия;

индивидуальный – по жиле или изоляционному слою, из токопроводящей бумаги или полимерной ленты.

Комбинированные кабеля с экраном

В изделиях этого типа в одной наружной оболочке присутствуют силовые и информационно-управленческие проводники. Высокое напряжение основных электропроводников, 6 и больше кВ, не должно искажать передачу сигналов по вспомогательным жилам (380 В). Именно поэтому кабельные изделия подобных марок всегда оснащаются экранами.

В марках КГЭУ, КГПЭУ, КГпЭП в качестве экранного материала использована специальная резина, которая является проводником электротока, или лента из алюмолавсана с меднопроволочной оплеткой. В данных изделиях экранируется каждая фаза-проводник. Гибкие экранированные марки типа КГпЭ удобно использовать в работе подвижных электромеханизмов, устройств и тяжелой техники, такой как краны и экскаваторы.

Контрольные кабеля с экраном

Информационный обмен, передача управленческих сигналов на приборы и прочие устройства, доступ к которым может быть непростым или отсутствовать – функциональная специфика контрольных кабельных изделий требует их надежной защищенности от влияния EMI-помех. Потому экраны марок (А)КВВГЭ выполнены в виде намотанной фольгированной меди или алюминия с обязательным перекрытием, что гарантирует целостность экранной защиты на паспортных радиусах изгибания. Для усиления конструкции вдоль экрана присутствует проволока из меди.

Достижение большего показателя гибкости, важного при подвижной прокладке, без потери экранирующих свойств в марке КГВЭВ достигается использованием оплетки из меди.

В некоторых разновидностях контрольных кабелей для экранирования применяются ленты из меди, алюминия и алюмополимеров.

Сигнальные кабельные изделия с экраном

Охранная, измерительная, пожарная аппаратура и другие виды устройств, работающие на малых токах, обычно имеют в своем составе сигнальные кабели. Через них передаются важные массивы данных, которые не могут быть искажены или утеряны, а потому должны защищаться от электропомех.

Для примера можно привести марку КПСЭнг-FRLS (FRHF). Ее предназначение – немедленно передавать информацию от дымовых датчиков или других элементов комплексов оповещения и эвакуации людей. Конструкция таких проводников обязана обеспечивать работоспособность системы во время пожара, выделять минимум вредных веществ при горении. Поэтому изоляционный слой таких кабелей выполнен из материалов на кремниевой основе, а экраны – из ленточного алюмолавсана.

Кабеля связи, передачи данных и управления с экраном

В эту большую группу кабелей входят изделия, для которых особенно важно быть нечувствительными к EMI-помехам. Качество связи, в том числе интернет-соединения, работа тонких приборов и опасных механизмов напрямую зависит от точности и своевременности передаваемых сигналов. Ниже приводим небольшой обзор некоторых марок.

ТППШв – телефонный кабель, который довольно популярен при монтаже локальных сетей телефонии и телемеханики. Его задача состоит в передаче частотно-модулированных сигналов в широком или фазоимпульсном режиме (до 2 МГц). Защита от электрошумов – фольгированный экран из алюмополиэтилена.

РВШЭ – распределительный электрокабель, используемый в системах, аппаратуре и приборах, которые отвечают за звук, радио, а также телефонию. В качестве шумозащитного экрана в этой марке использованы проволоки из твердой меди.

КИПЭВБВ, КИПЭВ, КИПЭП и другие марки этой группы отвечают за обмен дата-данными на высоких скоростях посредством интерфейса RS-485. Сфера их применения – системы контроля и агрегации информ-потоков в сооружениях инженерного назначения, сети объектов, отвечающие стандартам ИСО/МЭК 8482 (TIA/EIA-485-A). Экранная защита данных марок представляет собой ленты из алюмолавсана или оплетку из луженой меди, может присутствовать дренажный электропроводник.

Витая пара с экраном

Особенно надежный экран требуется для интернет-кабелей, которые зачастую смонтированы вблизи с линиями электропередач или бытовой проводкой.

Экранирование пар в классе FTP-кабелей реализовано через фольгирование изделия в целом (общий экран). Витые пары типа STP (S/UTP) оснащены индивидуальными экранами из фольги с общей для всего изделия медной оплеткой. Разновидность оптик-кабелей с маркировкой S/FTP также имеет экран-фольгу для каждой пары, а общая защита от электрошумов выполнена в виде сплетенной тонкой проволоки из меди. Наиболее солидное и надежное экранирование имеет класс витых пар SF/UTP: двойное блокирование EMI-помех наружными экранами из фольгированного материала и медного экрана-оплетки. Это позволяет проводить прокладывание SF/UTP даже вблизи высоковольтных ЛЭП.

Нужен кабель с экраном?
Выбирайте из 1000 вариантов в нашем каталоге!

Экранированные кабели: виды, особенности производства и применения

Когда несколько кабелей разного назначения проходят рядом, в одном колодце, желобе, кабель-канале, токи, идущие по ним, начинают воздействовать друг на друга посредством электромагнитных полей. В таких случаях и применяется экранированный кабель.

Экран защищает внутреннее электромагнитное поле от воздействия внешних полей. И, соответственно, наоборот. Однако цели экранирования могут быть шире. К примеру, помимо основной задачи, экран может повышать прочность и стойкость изоляции, защищать от агрессивной внешней среды, заземлять кабель, а при эксплуатации в муфте сводит к минимуму возможность появления электрических потенциалов на поверхности кабеля.

Материал для изготовления экрана может быть разным: фольга, специальная электропроводящая бумага, металлические ленты. Ленты могут быть из меди или алюминия. Такие тонкие ленты применяются в случаях, когда кабель рассчитан на ток силой до 50А.

Если расчетный ток больше, то экран собирается из проволоки большого диаметра. В кабелях, рассчитанных на ток среднего диапазона часто экран комбинированный, из металлической ленты и медной проволоки.

Классификация экранированных кабелей

Кабель, экранированный медный разделяют, в основном по назначению:

– Довольно распространённый вид экранированного кабеля – силовой. Обычно рассчитан на напряжение 6-10 кВ. Назначение экрана в таком случае – защита внешней среды от электромагнитного поля.

Силовой экранированный кабель различают по материалу изготовления жилы: медь (ПвП) или алюминий (АПвП). Экран в них изготавливается из пероксидносшиваемой пленки и дополнительная оболочка сверху из медной проволоки и ленты. Толщина экрана высчитывается исходя из планируемой нагрузки.

– Комбинированные кабель – два кабеля (силовой и кабель управления) в одной оболочке. Такие кабели тоже часто экранируют. Применяются для подключения к электропитанию передвижных установок: самоходных устройств, экскаваторов, кранов. Материалом для экрана в них служит алюмолавсановая лента с медной оплёткой в марках КГПЭУ или электропроводящая резина в марках КГЭУ.

– Контрольные кабели применяются для обмена информацией с приборами, к которым невозможен или ограничен доступ. Экран в таких кабелях нужен для защиты информации от внешних электромагнитных полей. Исполняется он в таких кабелях из медной проволоки или тонкой фольги.

– Сигнально-блокировочные кабели применяются в тех системах, которые предъявляют строгие требования к защите информации. Это, разного рода и назначения сигнализации (противопожарная, охранная), точные измерительные приборы.

Экран изготавливается из алюмополиэтиленовой ленты. – Ещё большие требования защиты передаваемой информации предъявляют кабели связи. К ним же относятся и кабели компьютерной коммуникации. Наибольшее распространение из них имеют кабели FTP или, так называемая витая пара. Экран в них может быть выполнен медной фольгой, плёткой или комбинированно.

Силовой экранированный кабель

Отдельно стоит рассмотреть две крайних позиции этого списка. Силовой экранированный кабель представляет собой специальную конструкцию, которая передавая напряжение потребителю, не воздействует на внешнюю среду и сама защищена от воздействия извне.

Единого документа, регламентирующего производство «экранированных кабелей» в Росси сейчас нет. Поэтому большинство производителей в своей работе ориентируется на ГОСТ Р 53769-2010. В нём регламентируется производство кабелей с пластмассовой изоляцией, есть пункт и об экранизации.

Как явствует из названия, основным отличием силовых экранированных кабелей является наличие экрана. В обозначении такого кабеля медная жила не обозначается. Такова традиция. Обозначению подлежит другой материал жилы. Например, алюминий.

Однопроволочная или многопроволочная жила в зависимости от конструкции в любом случае должна соответствовать ГОСТ 22483-77. Нужно иметь в виду, что ГОСТ регламентирует электрическое сопротивление, а не сечение, как наивно предполагают некоторые.

Каждая жила подлежит изоляции. Сейчас, в основном это поливинилхлоридный пластикат. В некоторых марках это обычный полиэтилен. У каждой жилы своё цветовое обозначение. Если в марке предусмотрено экранирование каждой жилы, то он выполняется алюминиевой или медной фольгой.

Потом жилы скручивают и накладывают оболочку из поливинилхлоридного пластиката для придания кабелю круглой формы. Общий экран выполняется намоткой медной проволоки и сверху медной ленты. В обозначении наличие экрана маркируется буквой «Э».

Затем остаётся только нанести слой кабельной бумаги и ошлагновать.

Сверху либо наносится, либо нет (в зависимости от марки) защитный слой поливинилхлоридного пластиката. Если это предусмотрено маркой кабеля, то заканчивается процесс наложением брони.

Кабель с экранированными жилами совершенно безопасен в использовании не только в плане защиты от электрического тока, но и полным отсутствием помех на содержимое рядом проложенных кабелей. Но даже один экран снижает наведение искровой помехи, например, на телевизионный кабель в несколько раз. А оптоволоконный или обычный кабель, с цифровой информацией совсем не ощущают соседства с силовым экранированным кабелем.

Экранированный кабель витая пара

Экранированный кабель «витая пара» – наиболее распространённый вид кабеля в компьютерной периферии. Представляет собой одну или больше пар проводов, закрученных вокруг друг друга – отсюда и название. Чаще всего концы такого кабеля обжимаются разъёмом 8P8C, больше известным под маркой RJ45. Стандартный набор кабеля – 4 «витой пары».

В зависимости от степени защищённости содержимого «витые пары» классифицируются по нескольким видам: – UTP – никак не защищённый неэкранированный кабель; – SF/UTP – незащищенный кабель, но имеющий двойную внешнюю экранизацию; – FTP – защищён только внешним экраном. Чаще всего это алюминиевая фольга; – STP – хорошо защищённый экранированный кабель. В нём каждая пара, а также весь кабель защищены алюминиевой фольгой; – S/FTP – отлично защищённый экранированный кабель. Помимо экрана из медной фольги или оплётки для каждой пары, кабель имеет общую защиту в виде медной оплётки.

Читайте также:  Какой кабель нужен для подключения варочной панели

Традиционно в производстве экранированных витых кабелей используют медь. Но некоторые производители, пытаясь сэкономить, применяют более дешёвые сплавы с алюминием. Такие кабели очень не надёжны. Сигнал проходит через них плохо, многое теряется, из-за хрупкости, часто ломаются.

По типу жилы, «витая пара» может быть одно- или многожильная. Одножильная пара изготавливается из толстой проволоки – по ней сигнал лучше проходит. Но такой экранированный витой кабель более ломкий, лучше всего подходит для прокладки в стенках, перекрытиях и стационарных подключениях, типа розетки. Многожильная «витая пара» более устойчива к изгибам и потому чаще находит применение как средство мобильного соединения устройств.

Экраны «витой пары» не только защищают поток информации от искажения и наводок, но и дополнительно заземляют оборудование, то есть дают дополнительную защиту на случай грозы. Для этого внешний экран «витой пары» заземляется.

Конкуренцию «витой паре» может составить только фольгированный экранированный кабель. Но он стоит на много дороже и применяется только для прокладки вне помещений. Это обуславливается тем, что фольгированный экранированный кабель имеет намного более низкий уровень затухания сигнала, чем «витая пара».

Что значит экранированный кабель и сфера его применения

Подписка на рассылку

Довольно часто на промышленных объектах, в производственных цехах, офисных зданиях и т. д. возникает потребность совместной прокладки кабелей различного назначения в одной траншее, лотке, кабельном канале и пр. Изоляция токопроводящих жил и оболочка кабелей не обеспечивают действенной защиты от электрических шумов и паразитарных электромагнитных излучений, возникающих благодаря токам, протекающим по кабелю, и негативно влияющих на работу оборудования. Для таких условий прокладки потребуется кабель с экранированными жилами.

Для чего нужен экранированный кабель

В зависимости от условий эксплуатации, кабели могут являться не только источниками электромагнитных волн, но и выступать в роли антенны, улавливающей наведенные излучения. Экран, входящий в конструкцию кабеля, служит для его защиты от внешних помех, создаваемых другими источниками, а также не позволяет внутреннему магнитному полю оказывать воздействие на кабели, проложенные рядом. Кроме того, экран дает возможность выполнить заземление кабеля, а при соединении отрезков кабеля с помощью муфт – исключить возникновение разности потенциалов на его оболочке. Экранированный кабель выпускается с экранами, изготовленными из электропроводящей бумаги, специальных полимерных композиций, фольгированных лент, в виде повива или оплетки из медной проволоки, а также в комбинированном варианте.

Схема экранированного кабеля

Свойства экранированного кабеля напрямую зависят от его целевого назначения, поэтому конструкция кабелей разного типа отличаются друг от друга. Для силовых кабелей с номинальным напряжением до 3 кВ экран на скрученные токопроводящие жилы обычно накладывается общий экран из фольгированного материала или оплетки из медной проволоки, а у кабелей для передачи данных, помимо общего экрана, защищенными от воздействия электромагнитных полей могут быть индивидуальные пары. Маркировка экранированных кабелей отличается от других типов кабеля наличием в буквенной аббревиатуре литеры «Э». Однако для силовых кабелей на напряжение выше 6 кВ наличие экрана в конструкции является обязательным, поэтому буква «Э» в обозначение экранированного кабеля может не вноситься.

Типы экранированных кабелей

По своему назначению, экранированный кабель с медными или алюминиевыми жилами может быть:

• силовой, рассчитанный на переменное напряжение до 220 кВ частотой до 50 Гц. В зависимости от величины напряжения, экран может накладываться непосредственно на токопроводящие жилы или после их изоляции.
• контрольный, используемый для передачи сигналов от различных датчиков к измерительным приборам. В этом случае применение экранированного кабеля требуется для защиты передаваемых сигналов от воздействия внешних электромагнитных помех.
• комбинированный, состоящий из силового и управляющего кабеля, заключенных в одну оболочку. Экранированный кабель такого типа выпускается обычно в резиновой изоляции и используется для управления и подключения к силовым сетям различных передвижных механизмов. Экран служит для защиты управляющих сигналов от помех, создаваемых питающими токопроводящими жилами, передающими переменное напряжение до 10 кВ.
• сигнально-блокировочный, предназначенный для прокладки в условиях, требующих повышенной защиты о воздействия внешних электромагнитных излучений. Широко используется в охранной и противопожарной сигнализации.
• передачи информации, применяемый в цифровой телефонной связи и компьютерных коммуникациях. Как и все другие виды кабельной продукции, кабель экранированный для структурированных систем связи, выпускается для внешней и внутренней прокладки.

Компания «Кабель.РФ ® » является одним из лидеров по продаже кабельной продукции и располагает складами, расположенными практически во всех регионах Российской Федерации. Проконсультировавшись со специалистами компании, вы можете приобрести нужную вам марку экранированного кабеля по выгодным ценам.

Для чего нужен экранированный кабель?

Любой промышленный или бытовой объект, а особенно производственное помещение, имеет высокую степень электрической зашумленности. Электрошумы или электромагнитные помехи (EMI) возникают от так называемых «паразитных» или побочных излучений, а также наводок по цепям энергопитания. Наиболее мощный EMI-резонанс проявляется при переключения мощной нагрузки, работе больших индукционных нагревателей, трансформаторов и высокочастотных устройств. Изоляционное покрытие «прозрачно» для любого вида электропомех, его задача противостоять механическим повреждениям. Поэтому наиболее эффективным способом борьбы с электромагнитными шумами является оборудование кабельной продукции специальными экранами (позиция 4 на рисунке).

Интересно, что кабель может быть как генератором электропомех, то есть служить своего рода передающей антенной, так и принимать их от прочих источников. И только экранирование помогает минимизировать электрозашумленность в обоих случаях.

Описание и особенности применения экранированного кабеля

Это защитное приспособление не позволяет проводу распространять свои собственные электрошумы и защищает собственное электромагнитное поле кабеля от влияния любых внешних помех, которые могут существенно снизить его работоспособность. Кроме того, экранирование способно выполнять и некоторые другие функции:

  • увеличивать механическую стойкость изоляционного материала,
  • препятствовать агрессивному внешнему воздействию,
  • заземлять электросеть,
  • при исполнении в муфтах снижать вероятность возникновения электропотенциалов непосредственно на наружной поверхности изделия.

Для моментального определения разновидности кабеля в маркировке провода с экраном присутствует буква «Э», например, ВВГЭ.

В зависимости от техпараметров и особенностей эксплуатации производятся расчеты, по которым определяют материал, конструкцию и тип защитного экранирования. Например, в электросетях с токовой нагрузкой до 50 А необходимы экраны из достаточно тонкой ленты из алюминия или меди. В силовых проводах экранирующий эффект могут гарантировать только медные проволоки увеличенного сечения. Для кабельной продукции средних токов используются комбо-экраны, состоящие из медной ленты и оплетки-проволоки. А если требуется выровнять электрополе в силовых проводах высокого напряжения, то экранирующее приспособление должно проводить электроток.

Экранным материалом обычно служат металлические, алюминиевые или медные, немагнитные ленты, проволоки, фольгирующие элементы или особая электропроводящая бумага

Для окончательного понимания механизма экранирования следует знать, что:

  • для защиты от внешних электромагнитных шумов экраном окружают сердечник (жилы) кабеля,
  • если нужно убрать внутренние электропомехи, то применяются индивидуальные экраны для пар (жил),
  • для решения обеих задач провод комплектуется обоими типами защиты.

Классификация кабелей с экраном

Наиболее частое применение среди экранированной кабельной продукции имеют силовые кабеля, которые рассчитаны на низкое, среднее или высокое напряжение сети (0,66/1 кВ, 6-110 кВ и выше). Экраны таких проводов просчитываются таким образом, чтобы блокировать возникающие внутри них электромагнитные поля, не позволяя им влиять на внешнюю среду. Силовые экранированные марки (ВВГЭ, КГВЭВ, ПвП и АПвП) могут оснащаться индивидуальными экранами как по жиле, так и по изоляции, которые выполняются из бумаги, проводящей электроток, или синтетической ленты, а также общим медно-проволочным экраном-оплеткой, спиральной ленточной оплетки, изготовленной из алюминия или меди.

Конструкция комбинированных проводов подразумевает совмещение силовых и управленческих жил в одной оболочке. По основным жилам проходит 6 кВ переменного тока, а по вспомогательной – 380 В. Высокое напряжение требует усиленного внимания, создает повышенные риски и уровень EMI-помех. Поэтому экранирование данной разновидности кабелей является обязательным.

Экран из электропроводящей резины или алюмолавсановой ленты с медной оплёткой накладывается отдельно на каждую фазовую жилу. На схеме, иллюстрирующей конструкцию марок КГЭУ и КГПЭУ, хорошо видно расположение элементов. Общий внешний вид комбинированного провода хорошо виден на примере КГпЭ. Гибкие комбинированные кабеля с экранами часто применяются для присоединения к источникам питания передвижных машин, устройств и установок, к примеру, экскаваторов и кранов.

Контрольные кабели служат для обмена данными с приборами и распределительными устройствами, доступ к которым существенно затруднен или вообще невозможен. Этот тип кабельной продукции требует надежной защиты, ведь передает важную управленческую информацию. Экран в марках КВВГЭ и АКВВГЭ выполнен посредством намотки из фольги (медь или алюминий) с перекрытием, которая обеспечивает неразрывность экрана при допускаемых радиусах изгибания кабелей. При этом в продольном направлении экрана проложена медная проволока. Экранирование провода КГВЭВ, который применяется для нестационарного монтажа, осуществляет медная оплетка. Кроме того, экранным материалом может служить медная, алюминиевая или алюмополимерная лента.

Сигнальные кабели широко применяются в системах, которые отличаются строжайшими требованиями к точности и защите данных. В этот перечень входит практически любая слаботочная аппаратура, включая измерительную, охранную или пожарную. Экранированный кабель для ОПС, например, марки КПСЭнг-FRLS, КПСЭнг-FRHF или КПСЭСнг(А)-FRLS, служит для подключения систем оповещения и эвакуации, дымовых датчиков и прочих приборов, которые должны немедленно срабатывать при возникновении ЧП. За счет температуроустойчивой изоляции на основе кремния экранированный кабель для пожарной сигнализации способен сохранять работоспособность, даже находясь внутри горящего помещения, а также отличается низкой величиной выделения продуктов горения. Экранированный кабель для ОПС обычно оснащен защитой от электропомех, изготовленной из алюмолавсановой ленты.

Также достаточно обширной группой является класс кабелей связи, управления и передачи данных. Данный тип проводной продукции весьма чувствителен к EMI-шумам, поэтому зачастую оборудован защитными экранами. Коротко рассмотрим наиболее распространенные марки и подгруппы данного типа.

ТППШв используется в телемеханических или телефонных локальных сетях, которые требуют от изделий возможности обеспечивать широко- или фазоимпульсную частотную модуляцию сигналов (до 2 МГц). Защищен экраном из алюминиево-полиэтиленовой фольги.

Распределительный РВШЭ-кабель обычно применяют при монтаже радиоаппаратуры и аудиотехники (приспособлений и приборов для записи и воспроизведения звука), в системах телефонии. Экран из медных твердых проволок обеспечивает отличную устойчивость к электропомехам и качественный уровень передачи аудио.

Коаксиальные кабели с обозначениями РК, RG и SAT используются только для телевизоров, антенн, систем видеонаблюдения и радиоэлектроники. Они экранированы алюминизированной полиэстерной пленкой и/или проволочной оплеткой из луженой медной проволоки.

Высокоскоростной обмен данными через проминтерфейс RS-485 в сетях объектов по стандартам TIA/EIA-485-A и ИСО/МЭК 8482, подключение систем, созданных для контроля инженерных сооружений и распределённого сбора информации осуществляется при помощи марок КИПЭВ, КИПЭП, КИПЭВБВ и других. Они экранированы алюминиево-лавсановой лентой или медно-луженной оплеткой с прокладкой дренажного проводника.

Витые пары FTP из подкласса Lan-кабелей имеют защитный экран из фольги, поэтому их можно монтировать даже вблизи с электропроводкой и прочими источниками EMI-излучения.

Провода STP (S/UTP) – это экранированные витые пары. Кабеля STP, в отличие от FTP-пар, имеют фольгированные экраны для каждой пары, а также общую экранную защиту (медная оплетка).

Кабеля S/FTP представляют собой витые пары с фольгированной оплеткой каждой пары и общей оплеткой для всех пар из тонкой плетеной медной проволоки.

Подгруппа SF/UTP включает марки для передачи дата-данных, защищаемые сдвоенным внешним экраном из фольги и медной оплетки. Кабеля SF/UTP востребованы, когда прокладка витой пары производится рядом с ЛЭП электросетью и требуется дополнительная и надежная защита от электрошумов

Для чего кабелю экран?

Ответ на поставленный в заголовке вопрос вроде бы ясен: для защиты от помех.

Проблема применения экранированных кабелей все еще не имеет однозначного решения.

Но тщательный анализ показывает, что этот ответ — неоднозначный. От внешних помех или от переходных помех внутри кабеля? А как защищает экран от помех, излучаемых самим кабелем? Есть ли другие, эффективные и недорогие приемы защиты от помех? Как связаны параметры кабеля с присутствием экрана? Некоторые из поставленных вопросов мы и рассмотрим.

В одних стандартах на кабельные системы экранированные кабели поддерживаются, в других они служат альтернативой неэкранированным. Самая общая рекомендация такая: сначала выжать максимум из неэкранированных кабелей, а уж если это окажется недостаточным, то тогда применять более дорогие и сложные экранированные системы.

Известны две стадии защиты кабеля от помех:

а. симметрирование и подбор шагов скрутки;
б. экранирование, внешнее и внутреннее.

Симметрирование

В скрученной (витой) паре провода меняются местами — этим достигаются симметричные условия возбуждения помехи в проводах пары, т. е. баланс. В идеально симметричной паре помехи, наведенные в проводах пары, взаимоуничтожаются (см. Рисунок 1). На практике полного баланса, конечно, не бывает, и некая результирующая помеха остается. То же самое можно сказать и относительно излученной помехи: чем лучше баланс пары, тем меньше витая пара излучает наружу, в окружающую среду (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Излучение наружу и помехозащищенность.

В многопарном кабеле витые пары влияют друг на друга. Если пары скрутить с одинаковым шагом, то влияние их друг на друга будет почти таким, как если бы они не были скручены вовсе. Поэтому стараются скручивать пары с разными шагами, расчет взаимного соотношения которых представляет довольно сложную задачу. Окончательный подбор шагов скрутки делают экспериментальным путем.

Для достижения максимальной симметрии (баланса) пары требуется следующее:

  1. прецизионное изготовление проводов, входящих в пару, достижение их идентичности;
  2. скрутка проводов в пару с точным и равномерным по длине шагом;
  3. математически вычисленное и максимально соблюденное соотношение шагов скрутки всех четырех пар.

Рассмотрим эти условия более детально.

Прецизионное изготовление проводов пары. На стабильность элементарной ячейки (шага скрутки) пары влияет точность, с которой выполнены провода, входящие в пару. Так как размеры провода по длине (в основном — диаметр изоляции) меняются, на такую же мизерную величину изменяются и размеры элементарной ячейки. Поскольку таких ячеек очень много, то суммарная помеха оказывается весьма существенной. Следовательно, нужно точно выдерживать диаметр и эксцентриситет изоляции провода, ее диэлектрические характеристики при изготовлении.

Точно выдерживаемый шаг скрутки. Здесь — то же самое: нестабильный шаг приводит к разбросу размеров элементарной ячейки по длине. Данный фактор также крайне слабый, но интегральный эффект от огромного числа шагов существенен. Поэтому важно использовать такой метод скрутки проводов, который дает наибольшую точность шага скрутки, даже ценой уменьшения производительности технологического оборудования.

Оптимальное соотношение шагов скрутки. В многопарном кабеле степень влияния между парами зависит еще и от выбора соотношения шагов скрутки соседних пар. Этой проблемой в кабельной технике занимались самые светлые головы; результатами их работы мы и пользуемся. Здесь не место обсуждать соответствующие труды, но замечу, что существует математически рассчитанное соотношение шагов скрутки соседних пар многопарного кабеля. Исследования этого вопроса ведутся до сих пор, так что процесс еще не завершен. На практике, во-первых, точно выдержать это соотношение невозможно — не бывает такого технологического оборудования; во-вторых, реальные размеры проводов и пар не точно соответствуют заложенным в расчет. Приходится шаги скрутки пар подбирать опытным путем, экспериментируя с большим количеством образцов кабеля. Результатом является то, что у различных изготовителей шаги скрутки пар разные.

Экранирование

Если симметрирования пар недостаточно, приходится применять еще и экранирование. В случае, когда необходима защита от внешних помех, окружают экраном весь сердечник кабеля. Ежели требуется перекрыть путь помехам внутри кабеля, между его парами, то следует заэкранировать каждую пару. Для решения обеих задач экранируют каждую пару в отдельности, а потом еще накладывают и общий экран. В связи с этими особенностями вводятся специальные обозначения кабеля. Об этом несколько раз приходилось уже писать (впервые — в LAN, сентябрь 1996 г., с. 46-49), но до сих пор нет однозначности в определениях и обозначениях конструкций кабелей.

Компании-изготовители вносят немалую путаницу, используя для одних и тех же конструкций разные аббревиатуры. Поэтому стоит вернуться к обозначениям и ввести последовательную классификацию четырехпарных (и не только) кабелей, в зависимости от количества и состава экранов. Более или менее стройная система изложена в Таблице 1, а соответствующие конструкции показаны на Рисунке 2.

Рисунок 2. Типы и обозначение четырехпарных кабелей.

Надо заметить, что рассмотренная классификация не представляет ничего нового для кабельной промышленности. Тем не менее понадобилось несколько лет, чтобы она стала достоянием смежной отрасли — структурированных кабельных систем. При заказе кабеля следует в тексте применять термин «экранированный», чтобы избежать ошибки, так как существует путаница с терминами Screened и Shielded. Предлагается термин Shielded использовать только для тех случаев, когда экран имеет сложную конструкцию (фольга + оплетка).

Внешний экран кабеля бывает двух видов: одинарный — из алюмополимерной пленки, и двойной — из фольги и оплетки медной луженой проволокой. В первом случае экрану часто присваивают букву F (Foiled), во втором — S (Shielded). Пары в кабеле обычно окружены одинарными экранами из фольги или алюмополимерной пленки. В кабельной технике встречаются и двойные экраны витых пар, но в компьютерных сетях они почти не используются.

Конструкции общих кабельных экранов имеют существенные отличия. Если экран выполнен из продольно наложенной фольгированной пленки, то она лежит обычно алюминиевой стороной внутрь, к сердечнику кабеля, и по этой же стороне прокладывают дренажный проводник. Если же поверх фольгированной пленки наложена еще оплетка, то в этом случае слой алюминия часто повернут наружу, и оплетка соприкасается с ним.

Экран из фольгированной полимерной пленки может выполняться с нахлестом или с продольным швом типа кровельного. Иногда такой шов герметизируют путем склейки полимерной пленки. Как правило, в конструкцию экрана входит дренажная проволока, проложенная для шунтирования порывов фольги, которые могут возникнуть при производстве работ.

Оплетка проволоками также имеет свои особенности: от ее плотности и других параметров зависят экранирующие свойства, по частотным характеристикам отличающиеся от фольгового экрана. По этой причине эффективно именно совместное использование фольги и оплетки. Наилучшим современным кабельным экраном можно считать сочетание наложенной вдоль кабеля фольгированной пленки и оплетки проволоками поверх нее.

Большую роль играет толщина фольги, используемой для экранирования витых пар. Если фольга толстовата, то и кабель станет слишком толстым, грубым, негибким. Если же фольга тонковата, то эффективность и прочность экрана снижаются. Различные компании-изготовители, оптимизируя экран, применяют фольгу толщиной от 20 до 100 мкм.

Экран, наложенный на витую пару, уменьшает ее волновое сопротивление (impedance). По этой причине изоляция (диэлектрическое покрытие) проводов витой пары делается или более толстой, или пористой. Это нужно для того, чтобы довести импеданс до 100 Ом — стандартного значения для компьютерной проводки. Оба фактора (и экран, и утолщение изоляции) увеличивают диаметр кабеля, что нежелательно: число кабелей, которое можно проложить в монтажном коробе или желобе, уменьшается. Использование пористой изоляции также нежелательно: требуется специализированное оборудование для изготовления таких кабелей, из-за чего производство их удорожается. Кроме того, пористая изоляция неустойчива, легко сминается и плохо держит форму. Из-за указанных недостатков пористая изоляция применяется намного реже, чем сплошная.

Промышленные образцы

В Таблицах 2 и 3 приведены результаты разборки имеющихся у автора образцов экранированных кабелей, предназначенных для локальных компьютерных сетей (LAN-кабелей). Образцы делятся на две группы: кабели с некранированными витыми парами и общим экраном (см. Таблицу 2) и дважды экранированные кабели — с общим экраном и витыми парами, экранированными фольгой (см. Таблицу 3).

Данные, приведенные в Таблицах 2 и 3, списаны с оболочек кабелей. Обращает на себя внимание (см. Таблицу 2), что проверка технических характеристик кабелей выполнялась различными испытательными лабораториями, как американскими (UL, ETL), так и европейскими (EC DELTA). Некоторые изделия не имеют отметок о проверке, но содержат ссылки на соответствие стандартам (EIA/TIA 568A; ISO/IEC 11801; CSA PCC FT1). Экран чаще всего обозначен словом SHIELDED, но иногда указывают и тип экрана (FTP).

В Таблице 3 следует обратить внимание на разницу в конструкции экранов отдельных пар: обмотка фольгированной пленкой — у европейских отделений компаний Siemens и AMP, а продольно наложенная фольгированная пленка (с нахлестом) — у израильской компании Teldor.

Какой кабель выбрать?

В литературе очень мало сопоставлений экранированных и неэкранированных кабелей. Опубликованные материалы касаются по отдельности тех и других, а сравнения двух видов кабелей, как правило, не содержат. Авторы статей как будто сговорились не помещать в одной и той же публикации результаты по экранированным и неэкранированным кабелям. По существу, не удается найти и практических рекомендаций, хотя они так необходимы. Все сказанное очень странно: дискуссии о том, какие кабели следует применять, идут в России во множестве и непрерывно.

Более того — и распространенность обоих типов кабеля в различных странах Европы также вызывает недоумение (см. Таблицу 4). Например, в Германии и Франции большинство проложенных кабелей — экранированные (в Германии больше STP, во Франции — FTP). В Великобритании же намного больше проложено неэкранированных кабелей (86%!). Как следует из опубликованных данных, подобная картина и в США. Возникает мысль, что использование тех или иных кабелей зависит не от их технических характеристик, а от решений государственных органов. Для России, насколько известно, такие решения только готовятся.

В связи с последним замечанием надо сказать следующее. К настоящему времени, на мой взгляд, совершенно недостаточно накопленных научных и технических знаний, чтобы сделать соответствующий выбор. Более семи лет мне приходилось отвечать на вопросы о кабелях для компьютерных сетей. Много раз меня спрашивали: какой выбрать кабель — экранированный или нет? Но ни разу не была поставлена задача о критериях такого выбора, о научном подходе. Вместе с тем есть возможность относительно небольшими усилиями внести ясность в эту проблему, проведя соответствующие исследования, например, в ОКБ кабельной промышленности или МТУСИ. Задуманная ассоциация поставщиков структурированных кабельных систем могла бы взять это дело под свое покровительство. Хотелось бы надеяться, что важность поставленной проблемы ни у кого не вызывает сомнений.

Давид Яковлевич Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ КП, доцент МТУСИ. С ним можно связаться по тел.: (095) 583-5472.

Таблица 1. Классификация кабелей для компьютерных сетей.

ОбозначениеОпределение
UTPНеэкранированный кабель с неэкранированными витыми парами.
F/UTPЭкранированный фольгой кабель с неэкранированными витыми парами.
S/UTPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с неэкранированными витыми парами.
S/FTPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с экранированными фольгой витыми парами.
S/STPЗащищенный (дважды экранированный, фольгой и оплеткой) кабель с защищенными (дважды экранированными, фольгой и оплеткой) витыми парами.
Таблица 4. Использование различных типов кабеля в некоторых странах Европы.

СтранаUTPSTPFTP
Франция17%4%79%
Германия10%64%26%
Италия80%13%7%
Голландия65%10%25%
Испания75%5%20%
Великобритания86%2%12%
FTP — витая пара с фольговым экраном;
STP — витая пара с оплеточным экраном;
UTP — неэкранированная витая пара.
Источники: The Building Services and Dataquest Europe Ltd.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Экранированный кабель «витая пара» против неэкранированного кабеля «витая пара». Ошибочный взгляд на рабочие характеристики

В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP)

Ошибочный взгляд на рабочие характеристики

В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (STP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (UTP). Широко распространенные традиционные взгляды на экранирование привели к вере в то, что физически “экранированный” кабель безусловно обладает лучшей невосприимчивостью к шуму и более низкими уровнями излучательной способности, чем “неэкранированный” кабель. Однако полученные результаты исследований показывают, что невосприимчивость к шуму и излучательные характеристики информационных кабелей типа неэкранированная витая пара практически не отличаются от таких же характеристик кабелей типа экранированная витая пара. Опубликованная работа “Сравнение характеристик чувствительности к помехам кабелей типа экранированная витая пара и неэкранированная витая пара при передаче данных” дает заключение, что кабельные системы на основе UTP Category 5 демонстрируют превосходные рабочие характеристики с точки зрения электромагнитной совместимости и в то же время обеспечивают конкурентноспособные цены при монтаже и эксплуатации.

По мере увеличения скоростей передачи информации в телекоммуникационных системах, растет внимание к проблемам шума и его разрушительном воздействии на телекоммуникационные сети. Электромагнитная совместимость (EMC – Electromagnetic Compatibility) является показателем способности кабельной системы минимизировать уровни излучаемой энергии (испускание излучения) и быть устойчивой к шумовым помехам от внешних источников (невосприимчивость). Важно помнить, что рабочие характеристики EMC определяются общим качеством кабельной системы и сетевого оборудования. Кабельная система с превосходными рабочими характеристиками не может улучшить рабочие характеристики EMC плохо сконструированного телекоммуникационного оборудования. И наоборот, кабель с плохими рабочими характеристиками может стать причиной ухудшения рабочих характеристик EMC хорошо сконструированного оборудования.

Передающие характеристики витой пары

Понимание эффективных способов снижения уровней излучения и повышения невосприимчивости зависит от понимания принципов, на которых основана передача сбалансированного сигнала по паре витых проводников. Сбалансированный сигнал состоит из двух одинаковых по амплитуде и противофазных сигналов, распространяющихся по двум проводникам пары. Приемник интерпретирует сигнал, приходящий по линии передачи витая пара как разницу напряжений между двумя проводниками. В приложении к кабелю термин “баланс” означает насколько точно соответствуют друг другу проводники в одной паре. В идеально сбалансированной кабельной системе электрические наводки вызывают одинаковые шумовые сигналы в обоих проводниках пары. Вследствие того, что шумы в проводниках равны по амплитуде, но не противофазны, приемник, который обнаруживает только разницу напряжений, их игнорирует. Кроме того, при идеальных условиях, два одинаковых по амплитуде и противофазных сигнала, генерируемые передатчиком, образуют равные по напряженности и противофазные электромагнитные поля, которые являются самокомпенсирующими и дают суммарный эффект отсутствия излучения.

К сожалению в реальных ситуациях передаваемые сигналы и кабельные компоненты не бывают идеально сбалансированными. Такая разбалансированность приводит к испусканию электромагнитного излучения, энергия которого зависит от степени разбалансированности и амплитуды передаваемого сигнала. Несбалансированные токи в паре могут рассматриваться как ток, текущий в одну сторону по одному из проводников и возвращающийся обратно по другому, таким образом формируя огромную петлю. Эта часть несбалансированного тока ведет себя как контурная антенна, формирующая поле. Напряженность поля зависит от площади петли и количества проходящего по ней “нескомпенсированного” тока. Такое излучение может мешать работе беспроводных приемников, таких как телевизоры, радиоприемники и сотовые телефоны, а также устройств, использующих медный кабель для приема-передачи сигналов. Уровень излучения зависит от степени сбалансированности пары, а также от других второстепенных факторов, таких как, например, изоляционный материал кабеля. Для снижения уровня излучения энергии важно поддержание баланса пар как для кабелей UTP, так и для кабелей STP.

Невосприимчивость к шуму

В дополнение к излучению реальные кабельные системы подвержены влиянию шумовых помех. Невосприимчивость – это способность кабельной системы противостоять воздействию шумов и помех. Помехи могут генерироваться передающими антеннами (например, радиостанциями), излучением от других электронных устройств (например, от близко расположенного принтера ПК) или наведенным шумом от электрических приборов (например, от электродвигателей и электровыключателей).

В кабелях UTP и STP применяются две различные стратегии противостояния шумовым помехам. В неэкранированных кабелях витая пара для повышения невосприимчивости к шуму основная ставка делается на хороший баланс пар в кабеле. Когда сбалансированность кабельной UTP-системы приближается к идеальной, наведенные шумовые токи на витых проводниках выравниваются и приемник, который способен обнаруживать только разницу напряжений на паре, становиться невосприимчивым к шумовым помехам. Таким образом, даже без защиты с помощью физического “экрана” идеально сбалансированная пара будет демонстрировать отличную невосприимчивость к шуму.

В экранированных кабелях витая пара для улучшения невосприимчивости к шуму используется легко разрушимая и дорогостоящая техника. Поле шумовой помехи наводит ток в металлическом экране кабеля. В результате стекания на землю наведенного тока на сигнальных проводниках под экраном будет наводиться одинаковый по амплитуде и разнофазный ток. По мере приближения качества экрана к идеальному два тока становятся равными по амплитуде и противофазными, компенсируя влияние шумовых помех.

Сложное взаимозависимое соотношение существует между явлениями шумовых помех и испусканием излучения. Идеально сбалансированная кабельная система обладает бесконечно высокой невосприимчивостью к шуму и не испускает электромагнитное излучение (в случае если передатчик и приемник также идеально сбалансированы).

Однако в реальных ситуациях, если сигнальные проводники “открыты” для несбалансированных шумовых токов, не только регистрируется шум на стороне приемника, но и несбалансированный ток создает описанный ранее эффект контурной антенны,. Следовательно, несбалансированная передающая система на витой паре или неправильно заземленная передающая STP-система будут не только испускать излучение, но будут также подвержены шумовым помехам от внешних источников. Как разработчики систем и оборудования, так и конечные пользователи во время принятия решений, касающихся кабельных систем, должны тщательно исследовать возможность возникновения этих явлений:

Инженеры и разработчики систем и оборудования

Разработчики систем и оборудования, занимающиеся проектированием устройств для передачи и приема телекоммуникационных сигналов, часто рассматривают проблемы излучения и невосприимчивости к шуму как вопросы, требующие компромиссного решения. Для соответствия требованиям к излучению (таким как FCC Part 15 и IEC CISPR22), часто снижается амплитуда передаваемого сигнала. К сожалению низкие уровни сигналов увеличивают восприимчивость системы к шуму. С точки зрения разработчика хорошая кабельная система – это система, которая позволяет вести передачу сигнала с уровнями, достаточными для преодоления остаточного шума, и в то же время удовлетворяющими требования к излучению, установленные для предполагаемого рынка.

Главной заботой для огромного большинства конечных пользователей является то, насколько хорошо будет функционировать система в различных конфигурациях и при различных кабельных решениях. Невосприимчивость к воздействию со стороны электромагнитных шумов является главным критерием при определении рабочих характеристик установленной системы (часто выражается как BER – bit-error-rate – уровень битовой ошибки). В случае LAN ухудшение рабочих характеристик может значительно увеличить время реакции системы и в экстремальных ситуациях вызвать аварию в сети. С точки зрения конечного пользователя хорошая кабельная система позволяет реализовать множественные конфигурации (то есть количество пользователей, количество подключений, длины кабельных сегментов) и в то же время сохранять приемлемые рабочие характеристики BER. По этой причине экранированные кабели обладают интуитивной привлекательностью для тех, кто не подозревает об опасностях, создаваемых неправильно терминированным экраном, и не знает о хорошей невосприимчивости к шуму и отличных рабочих характеристиках кабельных систем UTP, предназначенных для передачи данных.

Физические характеристики кабеля UTP по сравнению с STP

Неэкранированный кабель витая пара состоит из двух или более одножильных медных проводников, в основном размером 24 AWG, отдельно помещенных в изолирующие пластиковые оболочки. Изоляция, как правило, изготавливается из термопластичного материала, такого как поливинилхлорид (PVC – ПВХ) для кабелей более низкого класса и из полиэтилена для кабелей высших классов. Изолированные проводники обычно свиты с различным шагом витков для повышения сбалансированности пар и улучшения невосприимчивости к шуму между парами (NEXT).

Экранированный кабель витая пара состоит из свитых пар (как описано выше), которые окружены экраном, представляющим собой луженую сетку, фольгу или комбинацию обеих. Два наиболее распространенных типа техники экранирования – это индивидуальное экранирование каждой пары и экранирование всего кабельного пучка. Практика индивидуального экранирования витых пар имеет целью уменьшение излучения и повышение невосприимчивости к шумовым помехам, а также для улучшения рабочих характеристик NEXT. Общее экранирование кабеля снижает уровень излучения и повышает невосприимчивость к шумовым помехам, но не улучшает рабочие характеристики NEXT между парами. Недостатком кабелей, экранированных только оболочкой из фольги является то, что они подвержены низкочастотному EMI-шуму, например, генерируемому мощными электрическими двигателями. Кроме того, экранирование в общем случае ухудшает характеристики кабеля по затуханию сигнала. Это повышенное значение затухания является следствием добавочной емкости между экраном и витыми парами.

В AT&T Bell Laboratories было проведено сравнительное исследование рабочих характеристик экранированного кабеля витая пара и неэкранированного кабеля витая пара с помощью двух тестовых процедур. Была исследована чувствительность кабеля к шуму при защите только с помощью экранирования (измерение вторично наведенного тока). Результаты этого теста являются индикатором проникновения шума через экран. Еще одна серия исследований была выполнена для сравнения относительных уровней помехового напряжения, наводимого на кабелях UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP в результате воздействия шума (измерение разницы напряжений).

Измерение вторично наведенного тока

Многие проектировщики систем и оборудования, а также конечные пользователи уверены в том, что качество их кабельных систем на основе STP является следствием физического присутствия “экрана”. Однако, любой экран, если он изготовлен и терминирован некачественно, будет вести себя как антенна, излучая или поглощая шумы. Эффективно экранированная кабельная система должна быть правильно терминирована с обоих концов и должна поддерживать целостность экрана в каждом соединении по всей кабельной системе. При измерении вторично наведенного тока сравнивают результирующее воздействие шума, произошедшее вследствие нарушения системы заземления, с воздействием шума на хорошо заземленный кабель.

По результатам этого теста невосприимчивость экрана к шуму изменялась от граничной (10% для заземляющего отвода длиной 1 дюйм) до плохой (50% для заземляющего отвода длиной 8 дюймов) и результирующее влияние на сигнал изменялось соответствующим образом. Это замечание является очень важным, так как на практике очень часто экран заземляется с помощью заземляющего отвода.

Результаты измерений вторично наведенного тока четко демонстрируют, что любая деградация экрана может ухудшать невосприимчивость к шуму до такой степени, что начинают происходить искажения сигнала. Очевидно, что физическое наличие экрана само по себе недостаточно для обеспечения невосприимчивости к шуму. Более того, качество терминирования экрана по всей телекоммуникационной системе и качество монтажа системы заземления определяют уровень невосприимчивости к шуму. На самом деле сбалансированная линия передачи с неправильно терминированной системой экранирования может быть более подвержена шумовым помехам, чем если бы она не была экранирована вовсе.

Измерение разницы напряжений

Важным фактором при выборе кабельной продукции как для разработчиков систем и оборудования, так и для конечных пользователей является общий уровень работоспособности кабеля. Измерение разницы напряжений, основанное на измерении уровней помех, вызванных шумом, были проведены для кабелей UTP Category 3, UTP Category 5 и Type 1 STP.

На основании результатов измерений инженеры Bell Labs сделали заключение, что “при соблюдении определенных правил, в реальных рабочих условиях неэкранированный кабель витая пара может достигать таких же высоких рабочих характеристик по сопротивляемости к шуму, какие присущи экранированному кабелю витая пара. Результирующие дифференциальные шумовые напряжения, измеренные в кабелях UTP Category 5 и STP были достаточно низкими для обеспечения точной передачи данных, учитывая жесткие условия эксперимента”.

Выводы по результатам измерений

Результаты измерений разницы напряжений и вторично наведенного тока привели к заключению, что и UTP и STP способны обеспечивать степень невосприимчивость к электромагнитным помехам от хорошей до отличной. По определению специалистов Bell Labs степень невосприимчивости “зависит от сбалансированности системы UTP и качества экранирования системы STP. Кабели UTP для высокочастотных приложений с жестко контролируемым балансом могут обеспечивать рабочие характеристики EMC, сравнимые с такими же характеристиками кабельных систем на основе STP с хорошим экраном. И точно так же, плохо экранированная система STP или система с дефектным экраном может оказаться более уязвимой к помехам, чем хорошо сбалансированная система на основе UTP”.

Измерения рабочих характеристик, проведенные AT&T развеяли некоторые заблуждения, связанные с рабочими характеристиками кабелей на основе экранированной и неэкранированной витой пары. Результаты измерений вторично наведенного тока привели к заключению, что “сам по себе экранированный кабель не обеспечивает невосприимчивости к шуму. Следует рассматривать внешнее экранирование всей линии, так как на первый взгляд безобидные соединения могут оказывать и оказывают значительное влияние на эффективность экранирования. Кроме того, поддержание высокого качества экрана в каждой точке становиться дорогим, а разработчик системы должен найти компромисс между требованиями, предъявляемыми к системе, учитывая требуемые рабочие характеристики EMC, а также стоимость компонентов и обслуживания системы”. В заключение можно констатировать, что при использовании обычных кабельных конфигураций, неэкранированный кабель полностью способен обеспечивать такой же уровень устойчивости к шуму, как и экранированный кабель.

R.C. Pritchard, D.C. Smith, “A comparison of the Susceptibility Performance of Shielded and Unshielded Twisted Pair Cable for Data Transmission,” IEEE International EMC Symposium Record, Aug. 17-21, 1992, Anaheim, California.

“Radio Frequency Devices” Federal Communications Commision, Volume II, Part 15.

“Limits and methods of measurements of radio interference characteristics of information technology equipment” IEC C.I.S.P.R. Publication 22, 1985.

R.C. Pritchard, AT&T Technical Memorandum, “Understanding the Successful EMC Performance of Twisted Pair Cables” Sept. 17, 1992.

Wiring for the Future, Volume II, Number 2, 1992, A Siemon Company Publication.

Добавить комментарий